(57)【要約】  【課題】  超音波溶着におけるケーシングの溶着品質が良好なパック電池を提供する。  【解決手段】  複数の円筒型素電池と、前記複数の素電池を並列配列状態で拘束する枠体とから組み立てられているパック電池であって、前記枠体３１は、前記配列状態の素電池群の円筒両端側にそれぞれ当接する端面部及び同士を素電池群２０の外側面に沿って配された１対の支柱部同士で連結した構成であり、前記一方の端面部は、２分割されており、前記２分割がなされた端面部の分割部同士が、直接的又は間接的に接合されており、前記接合面が、少なくとも一方の上記分割部の外方表面と略平行になっている構成である。  【選択図】  図１
2005135851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円筒型素電池と、前記複数の素電池を並列配列状態で拘束する枠体とから組み立てられているパック電池であって、
前記枠体は、前記配列状態の素電池群の円筒両端側にそれぞれ当接する端面部同士を前記素電池群の外側面に沿って配された１対の支柱部材で連結した構成であり、
前記一方の端面部は、２分割されており、
前記２分割がなされた端面部の分割部同士が、直接的又は間接的に接合されており、
前記接合面が、少なくとも一方の前記分割部の外方表面と略平行になっている構成であることを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記分割部同士は、これら双方に跨る板状の中間部材を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載のパック電池。
【請求項３】
前記接合面は、前記分割部同士が互いにオーバーラップして接触している接触面であることを特徴とする請求項１記載のパック電池。
【請求項４】
前記パック電池は、
前記端面部と前記１対の支柱部材とは、弾性材料を基材として一体成形されていることを特徴とする請求項２または３に記載のパック電池。
【請求項５】
前記接合は、超音波振動を起因とする熱溶着によりなされることを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【請求項６】
前記端面部それぞれの外縁は、各端面部に当接している前記素電池群の端部外縁又はその外方近傍よりも内方に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のパック電池。
【請求項７】
パック電池の製造方法であって、
第１の端面部の少なくとも２箇所から延出された支柱部材それぞれが、前記第１の端面部と対向する２分割された第２の端面部に繋ってなる弾性体の枠体内に、前記支柱部材を屈曲させて、前記２分割がなされた分割部同士の相対的位置を変化させて、複数の円筒型素電池が並列配列状態となるように、前記素電池群の円筒両端側を前記第１及び第２の端面部で挟持する挟持ステップと、
前記挟持ステップの実行後、前記分割部同士に跨るように板状の中間部材を載置し、超音波ホーンを前記中間部材の外方表面に押し当て、前記中間部材と前記第２の端面部とを溶着する溶着ステップと
を有することを特徴とするパック電池の製造方法。
【請求項８】
パック電池の製造方法であって、
第１の端面部の少なくとも２箇所から延出された支柱部材それぞれが、前記第１の端面部と対向する２分割された第２の端面部に繋ってなる弾性体の枠体内に、前記支柱部材を屈曲させて、前記２分割がなされた分割部同士の相対的位置を変化させて、複数の円筒型素電池が並列配列状態となるように、前記素電池群の円筒両端側を前記第１及び第２の端面部で挟持する挟持ステップと、
前記挟持ステップの実行後、前記分割部同士がオーバーラップしている部分の外方表面に超音波ホーンを押し当て、前記分割部同士を溶着する溶着ステップと
を有することを特徴とするパック電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パック電池に関し、特に、素電池の配列状態を維持する枠体に実施する超音波溶着の溶着品質を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログカメラやデジタルカメラ等の電源として、乾電池に比べて軽量で高容量のリチウム電池を複数本一組にしたパック電池が用いられている。
これらのパック電池としては、マンガン電池やアルカリ電池などの乾電池と交換して使用することのできるように、例えば、２本の単三電池を並行に配置したものと外形が略同一のパック電池がある。
【０００３】
このパック電池は、機器の電池ケース内において、適宜直列や並列接続でにして、かつ並列配置された２本の単三電池と交換して使用されることが想定された組電池である。（例えば、特許文献１）
この文献のパック電池は、一体形成された枠体内に電池を収納し、全体を外装ラベルで巻き付ける構成となっているが、電池は枠体内に収納されているだけなので、枠体と電池との連結強度が十分ではない欠点がある。また、パック電池の外観形状は、２本の円筒型電池間の谷間が一部平面的に連結された形状となっている。このため、その部分において、乾電池２本と外観が異なり、完全に互換性があるとは言えず、機器本体側の電池収納部の形状によってはパック電池が挿入できない場合がある。
【０００４】
一方、リチウム電池を２本直列接続にして、例えば一眼レフ等負荷の大きいカメラに対して用いられるパック電池も知られている。このパック電池は高さや直径が乾電池と異なり互換性はないが、軽量で高い起電圧を得ることができる。（例えば、特許文献２）
この特許文献２のパック電池は、枠体を２分割形成し、枠体内に電池を収納した後、分割された枠体の接合面同士を超音波溶着することによって組み立てられる。このとき、枠体は電池を収納した状態で超音波溶着されるので、電池が枠体内から抜け出ることがない。尚、このパック電池においても、特許文献１のパック電池と同様に、外観形状は２本の円筒型電池間の谷間が平面的に連結された形状となっている。
【０００５】
そこで、枠体と電池との連結強度を十分に得るために、特許文献２のように枠体を２分割形成して接合面同士を超音波溶着し、且つ、乾電池と完全に互換性を持たせるために、２本の円筒型電池間の谷間部においても、電池の湾曲面に沿った形状の枠体構造にしたパック電池が望まれる。
より具体的には、図６に示すように、このパック電池は、２個のリチウム電池を並列に配置した素電池群２０を枠体１０１及び枠体１０２の両端部によって挟持することにより前記リチウム電池を保持している。
＜パック電池の組立方法＞
以下、このパック電池の組立方法について説明する。
【０００６】
このパック電池は、図６に示すように、素電池群２０を枠体１０１と枠体１０２とで挟みこみ、次に、図７に示すように、枠体１０２及び枠体１０１の上下それぞれの端部側面に、それぞれ超音波ホーン１５１と受型１５２とを押しつけて、超音波ホーン１５１を超音波発振させることにより、枠体１０１と枠体１０２とを振動させて接触面を摩擦熱により溶着する。
【０００７】
このように超音波溶着を行うと、溶着面が美観的に良好であると共に、コストアップの要因となる接着剤を使用しなくて済む。
【特許文献１】特開２０００−２９４２１０号公報
【特許文献２】特開平０２−９０４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このパック電池の組立方法では、超音波ホーン１５１及び受型１５２と、枠体１０１及び枠体１０２との接触面は、平坦ではなく、図８に示すように曲面となっているため、この曲面を通過する振動エネルギーが収束したり、発散したりするため、枠体１０１及び枠体１０２との接合面における摩擦熱の発生度合いが部位によって大きく異なってくる。
【０００９】
このため、上記接合面上であって、上記接合面と枠体１０１表面上の超音波ホーン１５１の接触面とのなす角度が大きくなる部位、即ち、図８の破線範囲において、稀に溶着が不十分な箇所が生じるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、超音波溶着における溶着品質が良好なパック電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下を特徴とする。
（１）複数の円筒型素電池と、前記複数の素電池を並列配列状態で拘束する枠体とから組み立てられているパック電池であって、前記枠体は、前記配列状態の素電池群の円筒両端側にそれぞれ当接する端面部同士を前記素電池群の外側面に沿って配された１対の支柱部材で連結した構成であり、前記一方の端面部は、２分割されており、前記２分割がなされた端面部の分割部同士が、直接的又は間接的に接合されており、前記接合面が、少なくとも一方の前記分割部の外方表面と略平行になっている構成である。
（２）前記接合は、超音波振動を起因とする熱溶着によりなされる。
【００１１】
上記構成とすることで、超音波により前記中間部材を溶着する場合、平坦な面に超音波ホーンを当てることができるため、振動エネルギーの収束や発散などが生じにくく、溶着が均一に実施され、溶着品質が良好となる。
（３）前記分割部同士は、これら双方に跨る板状の中間部材を介して接合されている。
前記中間部材を取り外した状態で前記素電池を前記枠体内に配設することにより、前記組み立てがより容易に実施される。
（４）前記接合面は、前記分割部同士が互いにオーバーラップして接触している接触面である。
【００１２】
これにより、前記素電池群を保持する部材が１つとなり、従来に比べて部品点数が減少しコストの低減化が図られる。
（５）前記パック電池は、前記端面部と前記１対の支柱部材とは、弾性材料を基材として一体成形されている。
これにより、前記支柱部材を屈曲させて、前記分割部同士の相対位置を変化させることにより、枠体内に前記素電池を容易に配設することができる。
（５）の構成とすることで、超音波により前記中間部材を溶着する場合、平坦な面に超音波ホーンを当てることが可能となり、振動エネルギーの収束や発散などが生じにくく、溶着が均一に実施され、溶着品質が良好となる。
（６）前記端面部それぞれの外縁は、各端面部に当接している前記素電池群の端部外縁又はその外方近傍よりも内方に位置する。
【００１３】
これにより、パック電池の幅方向（前記円筒型素電池の円筒軸に直交する方向）における外形寸法及び形状が、前記素電池群の外形寸法及び形状と略同一となる。
つまり、汎用の円筒型電池と略同一の外形寸法を有する円筒型素電池を前記パック電池に用いることで、前記パック電池と汎用の円筒型電池との互換性が高められる。
（７）パック電池の製造方法であって、第１の端面部の少なくとも２箇所から延出された支柱部材それぞれが、前記第１の端面部と対向する２分割された第２の端面部に繋ってなる弾性体の枠体内に、前記支柱部材を屈曲させて、前記２分割がなされた分割部同士の相対的位置を変化させて、複数の円筒型素電池が並列配列状態となるように、前記素電池群の円筒両端側を前記第１及び第２の端面部で挟持する挟持ステップと、前記挟持ステップの実行後、前記分割部同士に跨るように板状の中間部材を載置し、超音波ホーンを前記中間部材の外方表面に押し当て、前記中間部材と前記第２の端面部とを溶着する溶着ステップとを有する。
（８）パック電池の製造方法であって、第１の端面部の少なくとも２箇所から延出された支柱部材それぞれが、前記第１の端面部と対向する２分割された第２の端面部に繋ってなる弾性体の枠体内に、前記支柱部材を屈曲させて、前記２分割がなされた分割部同士の相対的位置を変化させて、複数の円筒型素電池が並列配列状態となるように、前記素電池群の円筒両端側を前記第１及び第２の端面部で挟持する挟持ステップと、前記挟持ステップの実行後、前記分割部同士がオーバーラップしている部分の外方表面に超音波ホーンを押し当て、前記分割部同士を溶着する溶着ステップとを有する。
【００１４】
これらにより、前記素電池群を挟持する際、前記支柱部材を屈曲させて、前記分割部同士の相対位置を変化させることにより、前記素電池群を前記枠体内に容易に配設することができ、しかも、前記第１の端面部に接合面を設けなくて済む。
さらに、平坦な面に超音波ホーンを当てることができるため、振動エネルギーの収束や発散などが生じにくく、溶着が均一に実施され、溶着品質が良好となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るパック電池は、素電池群を保持する枠体の端部における分割部位の左右を中間部材を介して接合することにより、超音波ホーンの押し当て部位を従来のパック電池側面、即ち、曲面部から平面部があるパック電池の端面に変更することができ、振動エネルギーの収束や発散を抑えることができ、さらに、接合面が超音波ホーンの押し当てる面と略平行となっており、効率良く振動エネルギーが伝達されるため、溶着品質を向上することができる。
【００１６】
また、素電池群を保持する部材全体が弾性材料を基材として一体成形されているため、当該部材の一部を弾性変形させることにより、当該部材内部に前記素電池群を容易に挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態＞
＜構成＞
以下、本実施形態におけるパック電池１０について説明する。
パック電池１０は、マンガン電池やアルカリ電池などの１次電池と交換して使用することができ、素電池を保持する部材の超音波溶着面において良好な溶着品質を得ることができるパック電池である。
【００１８】
このパック電池１０は、２つの素電池が並行に配置され、電気的に並列接続された素電池群２０の両端部を枠体３１が挟持しており、枠体３１の一方の端部が中間部材３２を介して接合されてなる。
素電池群２０は、従来と同様の構造を有し、並列接続した状態でその一方の端部に正極と負極とが形成されるように給電路が設けられている。
【００１９】
枠体３１は、図３に示すように、樹脂などの弾性体からなり、並列配置された２つの電池の縁部形状に沿った外形形状、即ち、外形が達磨形状の端面部３１ｃ及び３１ｄが対向配置され、その間に１対の支柱部３１ｇ、３１ｈが橋渡しされており、また、一方の上記端面部３１ｃの中央部が分割され、分割された分割部３１e及び分割部３１fのそれぞれが、前記支柱部３１ｇ及び３１ｈに繋がっている。
【００２０】
上記端面部３１ｃの分割部近傍、即ち、分割部３１e、３１fの縁部それぞれには、この分割部３１e、３１fに跨って配される中間部材３２の底面を受ける平坦な受面３１ｊ及び３１ｋが形成されている。
この受面３１ｊ及び３１ｋには、中間部材３２がこの受面３１ｊ及び３１ｋ上に載置された場合、端面部３１ｃと中間部材３２との外方表面とが同一平面上に位置するように、段差が設けられている。
【００２１】
また、分割がなされていない端面部３１ｄにおいては、上記素電池の電極の凸部が挿入される貫通穴３１ｂが２箇所に設けられている。
枠体３１は、通常の状態では、図３（a）に示す状態（以下、「初期状態」という。）を維持しており、外力を加えることにより、図３（b）に示す状態（以下、「変形状態」という。）に容易に変化させることができる。
【００２２】
中間部材３２は、図４に示すように、枠体３１と同一の材料からなる板状の部材である。
（パック電池組立方法）
まず、枠体３１に外力を加え、分割部３１e及び分割部３１fの距離を離して上記変形状態にし、素電池群２０を枠体３１内に挿入する。
【００２３】
そして、図１に示すように、受面３１ｊ及び３１ｋに中間部材３２を載置する。
この状態で、中間部材３２に超音波ホーンを押し当て、超音波ホーン５１を押し当てている側と相反する側の枠体３１の端部に受型５２を押し当てて、超音波ホーン５１を発振する。
これにより、中間部材３２は、振動して枠体３１と擦れ合い、摩擦熱が生じて、枠体３１と中間部材３２との接触面が溶着する。
【００２４】
上記超音波ホーンを押し当てている中間部材３２が板状であり、接合面と超音波ホーンの押し当て面とが平行であるため、屈曲している面に超音波ホーンを押し当てている場合に比べて、振動エネルギーの収束や発散が起こりにくく、振動エネルギーがより均等に、効率良く伝達され、良好な溶着品質が得られる。
なお、本実施の形態では、パック電池内において、素電池を２本並列に配置しているが、２本以上並列配置してもよい。
【００２５】
また、本実施の形態では、中間部材３２を設け、これに超音波ホーンを押し当てて、枠体３１の分割部の両側面を同時に溶着しているが、片側づつ溶着しても構わず、また、分割部の片方と中間部材３２とを溶着した形状と同様の形状を有する枠体を一体成形しておき、素電池群２０を枠体３１内に挿入後に、超音波ホーンを押し当てて未接合の箇所を溶着してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るパック電池は、円筒型電池を複数本並列配置する電池ケースを有する機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態におけるパック電池の斜視図である。
【図２】本実施形態におけるパック電池内部に包含される素電池群の斜視図である。
【図３】素電池群を支持する枠体の斜視図ある。
【図４】枠体の分割されている箇所を連結する中間部材の斜視図である。
【図５】本実施形態における超音波ホーンのパック電池への押し当て状況を示す図である。
【図６】従来のパック電池の展開斜視図である。
【図７】従来のパック電池における超音波ホーンのパック電池への押し当て状況を示す図である。
【図８】従来のパック電池における溶着状況を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    パック電池
２０    素電池群
３１    枠体
３１ｂ  貫通穴
３１ｃ  端面部
３１ｄ  端面部
３１ｅ  分割部
３１ｆ  分割部
３１ｇ  支柱部
３１ｊ  受面
３１ｋ  受面
３２    中間部材
５１    超音波ホーン
５２    受型
【図１】
2005135851.tif 000003
【図２】
2005135851.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005135851.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005135851.tif 000008
【図７】
2005135851.tif 000009
【図８】
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